Eine neue theoretische Studie von Forschern des Tsung-Dao Lee Instituts in China stellt eine erstaunliche Hypothese auf. Bestimmte sehr instabile Teilchen, sogenannte charmierte Baryonen, könnten sich beim Zerfall leicht anders verhalten als ihre "Spiegel"-Version aus Antimaterie. Diese kleine Abweichung könnte im großen Maßstab die Materie im Universum begünstigt haben.
Die Forscher nutzten fortgeschrittene mathematische Werkzeuge, um dieses Verhalten zu simulieren. Ihr Ergebnis? Der Unterschied zwischen Materie und Antimaterie könnte in diesen Fällen bis zu zehnmal stärker sein als bisher angenommen. Dies eröffnet neue Wege, um zu erklären, warum die Materie nach dem Urknall überlebt hat.
Ein Phänomen namens Endzustands-Restreuung spielt dabei eine wichtige Rolle. Dabei handelt es sich um eine Reihe kleiner Wechselwirkungen, die nach dem Zerfall eines Teilchens auftreten und das Endergebnis leicht verändern können. Diese Nebenwirkungen wären ausreichend, um ein Ungleichgewicht zu erzeugen.
Aktuelle Experimente in Laboren wie LHCb am CERN oder Belle II in Japan könnten dieses Phänomen bereits messen. Ein zukünftiger Beschleuniger in China, die Super Tau-Charm Facility, wird noch weiter gehen.
Diese Diagramme zeigen, wie diese Teilchen bei ihrem Zerfall die Materie begünstigen könnten.
Quelle: Science China Press
Was ist eine "Symmetrieverletzung"?
Normalerweise sollten Materie und Antimaterie sich identisch verhalten, als wäre die eine das Spiegelbild der anderen. Aber in seltenen Fällen trifft dies nicht ganz zu: Die physikalischen Gesetze sind leicht zugunsten der Materie verzerrt.
Dieses Phänomen nennt man CP-Verletzung, und es ist entscheidend, um zu verstehen, warum wir existieren. Ohne sie wäre alles durch Materie-Antimaterie-Vernichtung zerstört worden, und das Universum wäre leer von Objekten.
Und was ist diese "Endzustands-Restreuung"?
Wenn ein Teilchen zerfällt, können die entstehenden Bruchstücke kurz miteinander interagieren, bevor sie sich entfernen. Diese letzten Wechselwirkungen können das Ergebnis subtil verändern.
In dieser Studie könnten diese sekundären Wechselwirkungen die Präferenz für Materie verstärken und so helfen, das heute beobachtete Ungleichgewicht zu erklären.